Download - Capacidad de intercambio Catiónico
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICOIng .Msc. Luis Bendez Diaz
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIONICOSu Utilidad en la explotacin del suelo y adicin de nutrientes .Los cationes son los iones y molculas con carga positiva de los nutrientes : Calcio (Ca) , magnesio (Mg) , potasio (K) , sodio (Na) , hidrgeno (H) y amonio (NH4) . Las partculas de arcilla, son los componentes de carga negativa del suelo . Dichas partculas (arcilla) atraen ,retienen y desprenden partculas de nutrientes con carga positiva (cationes ) . Las partculas de materias orgnicas poseen tambin una carga negativa por lo cual atraen cationes de carga positivas. Las partculas de arena no tienen reactividad .
La capacidad de intercambio catinico ( CIC ) , es la capacidad del suelo para retener o intercambiar cationes . La fuerza de la carga positiva de un catin vara permitiendo que un catin reemplace a otro en una partcula del suelo con carga negativa . C.I.C. DE LAS RACES Los grupos carboxilos ( - COOH) de las sustancias ppticas son los responsables de la > proporcin (70 % - 90 % ) de la CIC de las races . Esto da lugar a un proceso de absorcin de iones que es pasivo ,ya que es externo y diferentes de la entrada del in al interior de las races (proceso activo y metablico ) . Las plantas con mayor CIC absorben preferentemente cationes bivalentes , con respecto a los monovalentes . Este mecanismo es de hasta 3 % de la absorcin total .
Esta propiedad le permite a las races absorber nutrientes del suelo directamente por contacto ( Intercepcin radicular ). Importante en sp. con asociacin simbitica ( micorrizas ).
Es posible estimar el CIC de un suelo ? Si , conociendo la composicin del mismo . Por ejemplo : 4 % de Materia orgnica 0.04 x 200 = 8.0 meq . 15 % Montmorillonita 0.15 x 80 = 12.0 meq. 5 % de Illita 0.05 x 80 = 1.5 meq.
ALGUNAS APLICACIONES PRACTICAS Suelos con CIC entre 11 y 50
Suelos con CIC entre 1 y 10
Alto contenido de arcilla Se requiere mas cal para corregir el pH . Mayor capacidad para retener nutrientes a una profundidad dada . Ramificaciones fsicas de un suelo con alto contenido de arcilla . Alta capacidad de retencin de agua .
Alto contenido de arena . Mayor lixiviacin de N y K . Se requiere menos cal para corregir el pH . Ramificaciones fsicas de un suelo con mucha arena . Baja capacidad de retencin de agua
C.I.C. DE LOS SUELOSIntercambio Inico : Proceso reversible por el cual un catin o anin absorbido sobre la fase slida , es intercambiado por otro que se encuentra en la solucin suelo , manteniendo as el equilibrio que es dinmico . Intercambio Catinico : Es el intercambio de cationes entre a la fase slida y ala solucin del suelo .Este depende del tipo de arcilla ( 2:1 ; 1:1 ; xidos e hidrxidos ) - a < pH < C.I.C. -A < pH > C.I.A. Montmorillonita C.I.A < 5 meq. / 100 gr. Caolinita C.I.A = 43 meq./ 100 gr.
COMO SE ORIGINAN LAS CARGAS DEL SUELO ? La principal fuente del origen de las cargas en el suelo es la Sustitucin Isomrfica , en las arcillas de tipo 2: 1 . Cargas permanentes : Son las cargas (-) existentes en la cara de los coloides inorgnicos , que poseen similar tamao , pero carga menor .( Al+++ por Si+++ ; Mg++ por Al+++ ; etc . ) Cargas no permanentes : Se originan por prdida de H+ (deprotohacin ) de diferentes grupos o radicales existentes en las caras exteriores de los coloides orgnicos e inorgnicos .
CAOLINITACapa Octadrica Capa TetradricaOH OH OH OH OH OH OH OH OH 6 OH 4 Al 4 O y 2 OH 4 Si 6O
Al 4Si4O10 (OH) 8
MONTMORILLONITATetradro Octadro TetradroOH OH OH OH OH 6O 4 Si 4 O y 2 OH 4 Al 4 O y 2 OH 4 Si 6O
Al 2 Si4O10 (OH) 2 x 2 = Al 4 Si8 O20 ( OH) 4
TETRAEDRO DE SILICIO
Silicio Oxgeno
OCTAEDRO DE ALUMINIO
Fierro,Aluminio,Magnesio Hidroxilos
.
.
COMBINACIONES DE ARCILLAS Y SUS DIFERENTES CAPASINTERCAPA O plane Si plane O , OH plane Al , Mg plane O , OH plane Si plane O plane
TETRAEDRO
OCTAEDRO TETRAEDRO
CAPA
Absorcin de cationes y aguaO plane Si plane O , OH plane Al , Mg plane O , OH plane Si plane O plane
INTERCAPA
TETRAEDRO
OCTAEDRO TETRAEDRO
CAPA
INTERCAPA
CRISTAL O MICELA
UNIDAD ESTRUCTURAL
FORMA
TIPO DE CAMBIO
RADIO INICO
SI ++++TETRAEDRO
0.42 0.51
Al +++ AL+++ MgPR O + +
0.51 0.66 0.74
OCTAEDRO
Fe ++
ABSORCIN DE CATIONES POR HUMUS COLOIDALOCOO OCOO OCOO OCOO OCOO Cargas negativas Ca2+
H+ K+ Mg 2+ H+ NH4+ H+ Na+ Absorcin de cationes
Unidad central de humus coloidal
OH (Los grupos de hidrxiods fenlicos estan formados por anillos aromticos ) Otros -OH y el grupo carboxilo (-COOH) estn unidos a tomos de carbono.
Absorcin de cationesEn las regiones hmedas , los cationes de calcio , aluminio y el hidrgeno son mas numerosos que en regiones ridas , donde el calcio magnesio , y potasio y el sodio predominan. Un coloide complejo o simple se puede presentar en cada regin .Ca2+ Ca2+ Al3+ H+
Mg 2+ MICELA K+
MICELA
Na+
(en regiones hmedas )
(en regiones ridas )
Minerales arcillosos de silicatos en microfotografa
Superficie de la raizH-
NO
3
NO4+
NO4+ K+
ClayK+
Suelo aireadoCa 2+
OH HCO
-
Ca 2+ H2PO4Ca 2+ Ca 2+
3
MateriaNO3-
OrgnicaMg 2+ CO32-
Diagrama Del IntercambioH2CO3-
HROH NO H2PO43
Ca 2+ HCO3Mg 2+ HCO3Ca2+
MineralOrgnico en el suelo
Caliza CaCO3 MgCO3HCO3-
Cargas negativas de una partcula de arcillaCa++ NH4+ Mg++ H+ K+ Ca++ Ca++ Na+ Ca++ Mg++ H+ Ca++ Ca++ Ca++ Mg++ Ca++ K+ H+ Ca++
Ca++
Ca++ NO3Mg+ +
K+
H+ OH -
AGUAMg++ H+
Mg++
SO42-
Na+ H+
Cl -
AIRE
VISTA ESQUEMTICA DEL INTERCAMBIO CATINICO
CIC 25Mas arcillas , mas posiciones Para retener cationes
CIC 5Contenido bajo de arcillas Menos posiciones para retener cationes
H+ Ca ++ Mg++ NH4+ Na + K+ H+ H+ H+ARENA 50 CIC (arcilla) ARCILLA GAMA COMUN DE CIC 0 CIC (arena)
K+
EN EL SUELOILLA ARC
LOS POLOS OPUESTOS SE ATRAEN+
LOS POLOS IDENTICOS SE REPELEN
ARCI LL A
NIO MO A
NH 4
ARCI LL A
NIT RA TO
NO 33
RIA ATE M ICA GN OR
Ca ++ CAL CIO
I LLA ARC
O ASI POT
K
+
O FAT FOS
Po 4
3
COMPOSICIN QUMICA DE ALGUNOS MINERALES DE ARCILLA ENCONTRADOS EN EL SUELO MINERAL Si O2 Al2 O3 Mg O K2 O Fe2 O3 Fe O Ca O Na2 O H2 O+ H2 O CAOLINITA 45.80 39.55 0.14 0.03 0.57 0.18 0.41 13.92 0.17 ILLITA 56.91 18.55 2.07 5.10 4.99 0.26 1.59 0.43 5.98 2.86 MONTMORI- VERMICULILLONITA TA 51.14 19.76 3.22 0.04 0.83 1.62 0.11 7.99 14.81 34.04 15.37 22.58 0.00 8.01 0.00 0.00 19.93 -
CARACTERSTICAS IMPORTANTES DE LAS ARCILLAS ESTRUCTURA UNION ENTRE ESPACIO ENTRE CAPAS CRISTALINA CAPAS 1:1 No expandible HidrgenoCAOLINITA
MINERAL
7.2 10
A A
2:1 No expandible PotasioILLITA MONTMORILLONITA
Expandible
Van der waals
9.6 21.4 A 14 15 A
VERMICULITA
2:1 parcialmente Magnesio expandible
CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO DE LAS ARCILLAS Y HUMUSCAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATINICO (Meq./ 100 gr.). REPRESENTATIVA RANGO USUAL
CAOLINITA ILLITA MONTMORILLONITA VERMICULITA ALFANO MICAS
10 45 80 150 100 200
3 - 5 40 - 50 60 - 100 100 - 200 80 - 200 100 - 300
CARGAS NETAS DE LAS ARCILLAS A DIFERENTES pH8 7 pH 6 5 4 20 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 CARGA NETA DE LA RACILLA ( meq. / 100 gr.) Alofano Caolinita Illita monmorillonita
CONTENIDOS DE ARENA Y CIC DE DIFERENTES SERIES DE SUELOS UBICADAS DE W A E EN EL SUR DE SANTA F
Serie SuelosSanta Ana (hapludol ntico) Santa Isabel (hapludol tpico ) Maggiolo (Argiudol tpico) Venado tuerto (A. tpico ) Pergamino (Ar. tpico )
Prof. ParmeSue.(cm.) tros 61 98 Arena CIC Arena CIC Arena CIC Arena CIC Arena CIC
A A1 48.1 18.4 39.0 15.0 46.3 14.1 14.1 22.3 12.3 21.1
B1
HORIZONTES AC B2 B3 54.7 14.4 38.8 16.5 46.0 15.2 40.2 16.1 50.1 13.0 25.3 18.4 17.5 24.1
C C 63.7 18.8 41.8 13.9 55.3 11.4 33.8 13.6 23.1 25.3
74 115 160
19.1 19.7 12.9 18.6
19.9 21.1 11.2 32.0
ABSORCIN DE IONES POR LA PLANTARAIZ
H+ + H Ca ++ Mg++ + + H + Ca H+ H+ + 2 K
PARTCULA
1
K+ Mg++
DE SUELOIN EN SOLUCIN
PARED CELULAR
INTERFACE
K+ 3 Ca ++ H+ K+ K+ Ca+ +
CARGA NEGATIVA
+ + + + Ca ++ Ca Ca
5
K+
4
HOH
SOLUCIN DEL SUELO 1 2 3 4 5Intercambio por contacto entre H + sobre la raz y el K+ del suelo Intercamnbio del H+ dela raz por el K+ del a solucin Difusin del in Calcio desde la zona de alta concentracin a una de baja concentracin Flujo masal de K+ en el agua a travs de la raz Extensin de la raz dentro de una zona que contiene el in .
K+
FIN